計算機組成原理——DMA存取方式

 DMA(Direct Memory Access)直接存儲器存取

高速大容量存儲器和主存之間交換時，若採用程序直接傳送或程序中斷傳送的方式，則會有以下問題發生。
    1）採用程序直接傳送，主機工做效率受到限制。
    2）採用中斷控制數據傳送能夠提升主機效率，但用於高速外設和主機交換信息，會使主機處於頻繁的中斷與返回過程當中，從而加劇了與中斷有關的額外負擔（即保護舊現場，恢復新現場），這樣下降了CPU的性能，還有丟失數據的可能。

DMA是l/O設備與主存之間由硬件組成的直接數據通路，主要用於高速I／O設備與主存之間的成組數據傳送。
數據傳送時是在DMA控制器控制下進行的，由DMA控制器給出當前正在傳送的數據字的主存地址，並統計傳送數據的個數以肯定一組數據的傳送是否已結束。在主存中要開闢連續地址的專用緩衝器，用來提供或接收傳送的數據。在數據傳送以前和結束後要經過程序或中斷方式對緩衝器和DMA控制器進行預處理和後處理。
 對磁盤的讀寫是以數據塊爲單位進行的，一旦找到數據塊的起始位置就將連續地讀寫。

1、DMA控制器

主要功能：

 

組成：

DMA控制器包括多個設備寄存器、中斷控制和DMA控制邏輯等。主要的寄存器有：
  （1）主存地址寄存器（MAR）：存放要交換數據的主存地址
  （2）外圍設備地址寄存器（ADR）：存放I/O設備的設備碼，或者表示設備信息存儲區的尋址信息。
  （3）字數計數器（WC）：對傳送數據的總字數進行統計。
  （4）控制與狀態寄存器（CSR）：用來存放控制字和狀態字。
  （5）數據緩衝寄存器（DBR）：暫存每次傳送的數據。

2、DMA傳送過程

DMA的數據傳送過程可分爲三個階段:

DMA預處理
DMA數據傳送
DMA傳送後處理

 

 

 

在上面數據傳送的過程當中，CPU和DMA控制器訪問主存時可能會產生衝突 ，爭奪總線的訪問權。那麼應該如何安排CPU和DMA的訪存？

 

3、DMA傳送方式

 

4、DMA方式特色

5、DMA方式與中斷方式比較

 用一道例題來分析這兩種方式對CPU的佔用狀況。

 使用DMA方式雖然預處理和後處理所佔用的時鐘週期開銷比較大，可是因爲傳送的數據塊比較大，一秒內須要CPU管理的次數就比較少，綜合起來就是佔用CPU時間的百分比比較小。

而中斷方式，雖然一次中斷所佔用的時間比DMA預處理和後處理所佔用時間小，但一次中斷傳送的數據量小，一秒內須要CPU管理的次數就比較多，因此佔用CPU時間的百分比就比較大了。

6、總結